Нуклони і кварки

Нуклонами називають крихітні частинки, з яких складається ядро атома. До них відносять протони і нейтрони. Протон - ядро атома водню, що володіє позитивним зарядом. Нейтрон має нульовий заряд. Маси цих двох частинок приблизно однакові (відрізняються на 0,14%). В цілому атом електрично нейтральний. Це забезпечується негативним зарядом електронів, що обертаються навколо ядра. Нуклони беруть участь у сильній взаємодії.

До недавнього часу вчені вважали, що нуклони - неподільні частки. Однак ця теорія зазнала краху після відкриття кваркової моделі ядра і проведення дослідів, що підтверджують її істинність. Відповідно до неї, протони і нейтрони складаються з ще більш дрібних частинок - кварків.

Кожен нуклон складається з трьох кварків. Вони володіють специфічною характеристикою - «кольором» (не має ніякого відношення до кольору в традиційному розумінні). Цим словом прийнято позначати їх заряд. Саме кварки здійснюють сильна взаємодія, обмінюючись між собою особливими квантами - глюонами (перекладається як «клей»). Зв`язок між протонами і нейтронами в ядрі утворюється за допомогою залишкового сильної взаємодії, званого ядерним. Воно не входить в число фундаментальних.

сильна взаємодія

Це одне з чотирьох фундаментальних взаємодій в природі. Воно здійснюється тільки на відстанях порядку фемтометра. Сильна взаємодія в тисячі разів могутніше електромагнітного. Його іноді жартома називають лицарем з короткими руками.

Кварки не зустрічаються в вільному стані і так сильно пов`язані між собою, що їх не можна розділити. Принаймні сучасна наука не має поняття, як це можна здійснити. Феномен сильної взаємодії полягає в тому, що при збільшенні відстані між кварками, сила взаємодії між ними зростає в кілька разів. Навпаки, при зближенні сила взаємодії значно слабшає. На відміну від сильного, сила ядерного взаємодії різко зменшується зі збільшенням відстані між нуклонами.

Вивченням кваркового взаємодії займається квантова хромодинамика. Вона вивчає властивості глюонної поля, а також характеристики кварків (дивина, чарівність, колір та інші). У стандартній моделі тільки кварки і глюони здатні здійснювати сильна взаємодія. У гравітаційної теорії воно допускається і для лептонів.